用于抑制机械共振的凹口滤波器

什么是锯齿滤波器?

缺口滤波器(带阻滤波器)是窄带滤波器,可有针对性地从控制信号中消除特定频率。在伺服驱动器中,它们用于抑制由传动系统中的弹性元件引起的机械共振频率。

为什么这很重要?

真实的机械系统并非刚性体。齿轮箱、联轴器、皮带和长轴构成具有特征固有频率的弹簧质量系统。如果控制器激发了这种共振,就会产生以下现象:

  • 可听见的振动和机械磨损
  • 速度或位置信号中的振荡,会破坏控制质量
  • 限制调节器带宽——必须降低增益,以避免不稳定
  • 不受控振动对机械和工件造成的损坏

问题:较高的调节器增益可提高定位精度和动态性能,但同时也会引发共振。陷波滤波器能够保持较高的增益,同时有针对性地抑制问题频率。

它是如何运作的?

缺口滤波器是一种二阶IIR滤波器,由三个参数定义:

  • 中心频率(Center Frequency)——需要抑制的共振频率(30-2000 Hz)
  • 带宽(抑制带)——被抑制频率范围的宽度(3–2000 Hz)
  • 深度(Depth)——中频衰减程度,以分贝(dB)为单位

窄带宽(高 Q 系数)仅抑制共振频率本身,几乎不会影响其余的调节行为。然而,如果共振频率轻微漂移,过窄的带宽可能会失去效果。

补充低通滤波器:除了陷波滤波器外,SOMANET 驱动器还提供用于速度反馈(0x2021,截止频率 5-2000 Hz)和位置反馈(0x2022,截止频率 5-2000 Hz)的低通滤波器。 这些滤波器具有更宽的带宽,通常可以减少传感器噪声,但会导致相位延迟。

识别共振频率:OBLAC Drives 中的系统识别功能可分析传动系统的频率响应,并在博德图中显示共振点。识别出的频率将作为凹陷滤波器的中心频率输入。

重要提示:锯齿滤波器只适用于高频谐振。对于低频谐振,相位偏移过大,可能会对调节性能产生负面影响。

SOMANET 如何实现这一点?

Notch 滤波器通过对象字典 (0x2023) 进行配置,位于扭矩调节器的输入端——因此,它对扭矩设定值进行过滤。频率预变形自动应用,以最大限度地减少离散化误差。

该配置包括四个子索引:激活(0x2023:1)、中心频率(0x2023:2,默认值:1000 Hz)、带宽(0x2023:3,默认值:10 Hz)和深度(0x2023:4)。

该功能可在所有 SOMANET 平台上使用,通常在自动调谐后,当系统识别发现机械共振时激活。

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